第十四章胶体分散系统及大分子溶液
第十四章胶体分散系统及大分子溶液 1. 在碱性溶液中HCHO还原HAuCl,以制备金溶胶,反应表示为: HAuCl4 + 5NaOH T NaAuO2 + 4NaCl + 3H2O 2NaAuO2 + 2HCHO + NaOH — 2Au + 3HCOONa + 2H2O 此外NaAuO2是稳定剂,试写出胶团结构式,并标出胶核、胶粒和胶团。 解:[(Au)m AuO^, (n - x)Na+ ]A~ xNa+ j_ 胶核 =堕・^— L 6回, 所以 r_RT 1_ 8.314x298 y1- 2 lxl(T“) L 6 兀rjD 6.023x1023 6^xO.OOlxl.O4xlO_10 —2 (2)因为D = J 2t 所以局=;看宫。 l(s) (3) D RT L 18.314x3181 6初「― 6.023x1023 6^x0.001x2.lxl0~9 =1.1 IxlO“)(秫2.广) 5. 在298K时,某粒子半径r = 30nm的金溶胶,在地心场中达沉降平衡后,在高度 相距1.0 xl0-4m的某指定区间内两边粒子分别为277和166。已知金的密度为 pAll =1.93xlO4A:g-m_3,分散介质的密度为介=lxlO3A:g - m 3 o试计算Avogadro常数Z的 值。 解:因为RTln^^ = -§兀户(p粒子-p介)gLg-%) 时In匹 所以L=、 万户(Q粒子_ 介)幺(尤2 -工1) 8.314x2981n — L = -4= 6.254x10%。尸 -j^(30 xl0-9)3(1.93xl04-1.0 xl03)x9.8xl.0 xl0-4 6. 某金溶胶在298K时达沉降平衡,在某一高度时粒子的密度8.89xl08m \再上升 0.001m粒子的密度为1.08xl08m-3 o设粒子为球形,已知金的密度为 Pa. =1.93xl0%g./nT ,分散介质的密度为p介=lxl0“g./«-③。试求: (1) 胶粒的平均半径,及平均摩尔质量M; (2) 使粒子的密度下降一半,需上升的高度。 解:(1)因为 RTln成•=一与初*「粒子一p^_)gL(x2 -Xj) 时In匹 所以户=鸟 _ 3兀粒子—「介)8心(工2 — xi) 1.O8X1O8 8.314x2981n r3 = —8.89x10= 1.154x10 23(m3) -j ^(1.93 x 104 -1.0 x 103 )9.8 x 6.023 x 1023 x 0.001 r — 2.26xlO—8(/n) 44 M = j^-r3pL = j^-x(2.26xlO 8)3xl.93xlO 3x6.023x1023 =5.62xl05^-mo/^ (2)设使粒子密度下降一半需上升的高度为x,则有 -X8.89』 74q AT In=一云兀r(Z7粒子-Pft)gLx 0.037J 由题意,有 时In黑=-粒子_p介)gWOOl 0.037 J 两式相比,求得 X = 3.29x10 4m 7. 在298K时,血红月完的超离心沉降平衡中,离转轴距离x,= 5.5cm处的浓度为q, x2 = 6.5cm处的浓度为J , JiL c2 /q = 9.40 ,转速co=120r-s o已知血红月完的密度为Z7血纸完=L335xl()3@.mT ,分散介质的密度为q介=0.9982xlO3^-m3。试计算血红月完的 平均摩尔质量M。 解: 睥c.2x8.314x2981n9.40 M =1= (1-^^)口2(x; -X:) (1 _0-9982x10 *(2〃* 120)2x[(6.5xlO-2)2-5.5xlO-2)2] PtfiT1.335x10 =64.5(@ * mol ) 8. 在内径为0.02所的管中盛油,使直径为d = 1.558mm的钢球从其中落下,下降 0.15m需时16.7s。已知油和钢球的密度分别为/?沛=960@ •wT3和- 7650^g - m3 ,试 计算在实验温度时油的黏度。 解:钢球在油中达平衡时,沉降时受的重力与所受的阻力相等,即 4 3 /、匚 dx 4兀r(Q粒子—Q介)g = 6初「奇 4a4 1 588 E(P 粒子一P 介)&(号 x1°t)~(7650_960)x9.8 匚 0.15 6x 16.7 ,dx G兀r—— dt 77 = ;= = 1.023Ptz • s 9. 试计算293K时,在地心力场中使粒子半径分别为①/i=10//m;②r, =100//m; ③r3 =15//m的金溶胶粒子降0.01/71 ,分别所需的时间。已知分散介质的密度为 p介=1000@“3,金的密度为p金=1.93xlO4@./nT,溶液的黏度近似等于水的黏度, 为 // = 0.001Ptz -5 0 解:粒子在重力场中达沉降平衡时,沉降所受的重力与所受的阻力相等,即 43 /、匚 dx ,兀r S粒子一Q介)g = 6^— ① * = 10//m = lxl0-5m RCrl6r/x6x0.001x0.01. x 所以 7 = 7= 7= 251(5) ;户(〃粒子一〃介)g jx(lxl0-5)2x(1.93xl04-1000)x9.8 ② r, = 100//m = lx 10一7 m t = -~%— = 6x0.001x0.01= mg :尸 S粒子一Q 介)g jx(lxio^7)2x(1.93xio4-1000)x9.8 ③ 八=15/zm = 1.5x10 9m 6r)x6x0.001x0.01. 8z x t = 7= = 1-12x108(5) § r3(Z?粒子一p介)g jx(1.5x 10 9)2 x(1,93x 104 -1000)x9.8 10. 密度为㈤=2.152x103就3的球形CaC顷s)粒子,在密度为 Q介=1.595、1()3@.秫-3, ^^^// = 9.75xlO-4Ptz-5 的 CC/4(/)